2.2.2. Токсичные элементы

В результате воздействия загрязненной окружающей среды, а также при нарушении технологической обработки или условий хранения в пищевых продуктах могут появиться токсичные вещества. К их числу относятся и токсичные элементы. Тяжелые металлы чрезвычайно токсичны даже в микроскопических дозах. Поэтому важной задачей является постоянный контроль пищевого сырья и готовой продукции, чтобы обеспечить выпуск безвредных для здоровья продуктов питания.

Понятие «токсичность» в экологическом контексте относится к химическому влиянию веществ, которые понижают жизнеспособность отдельной популяции и изменяют взаимоотношения между популяциями. Главный интерес при изучении токсичности сконцентрирован на возможном летальном эффекте. Однако, для того чтобы понять долговременные последствия загрязнений экосистемы, весьма существенно распознать и сублетальные эффекты. Такие эффекты следует различать по морфологическим изменениям; скорости роста организма, половому развитию и репродуктивной скорости; поведенческим изменениям, т.е. понижению способности спасаться от хищников или эффективно конкурировать с другими организмами; генетическим модификациям.

Основа токсического действия лежит в самом общем случае во взаимодействии между металлами и биологически активными белками. И механизм токсичности аналогичен механизму, ответственному за действие необходимых металлов.

Отрицательный эффект взаимодействия токсичных ионов металлов с биологически активными макромолекулами связан со следующими процессами:

• вытеснение необходимых металлов из их активных мест связывания токсическим металлом;

• связывание части макромолекулы, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма;

• сшивание с образованием биологических агрегатов, вредных для организма;

• деполимеризация биологически важных макромолекул;

• неправильное спаривание оснований нуклеотидов и ошибки в белковых синтезах.

В состав организма человека входит 81 элемент. 99% массы тела представлены 4 основными элементами:

1. Углеродом (от лат. carboneum – C),

2. Водородом (от лат. hydrogenium – H),

3. Кислородом (от лат. oxgenium – O),

4. Азотом (от лат. nitrogenium – N)

и 8 макроэлементами, содержащимися в относительно больших количествах, а так же 69 микроэлементами. Содержание макро и микроэлементов в продуктах питания, а также их функции в организме были рассмотрены в разделе «Минеральные вещества». В данном разделе будут рассмотрены элементы, опасные в токсикологическом отношении.

Дозы токсичных металлов обозначены в международных требованиях, предъявляемых к пищевым продуктам объединенной комиссией ФАО (Продовольственная организация ООН) и ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), в документе под названием «Кодекс алиментариус». В соответствии с этим документом наиболее важными в гигиеническом контроле пищевых продуктов являются восемь элементов – ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, медь, цинк, олово и железо. В нашей стране в этот перечень включают также никель, хром, селен, алюминий, фтор и йод. Разумеется, не все перечисленные элементы являются ядовитыми, некоторые из них необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. Поэтому часто трудно провести четкую границу между биологически необходимыми и вредными для здоровья человека веществами.

В большинстве случаев реализация того или иного эффекта зависит от концентрации. При повышении оптимальной физиологической концентрации элемента в организме может наступить интоксикация, а дефицит многих элементов в пище и воде может привести к достаточно тяжелым и трудно распознаваемым явлениям недостаточности.

Накопление химических элементов во внутренних органах человека приводит к развитию различных заболеваний. Больше всего в организме человека накапливаются кадмий, хром – в почках; медь – в желудочно-кишечном тракте; ртуть (от лат. hydrargyrum – Hg) – в центральной нервной системе; цинк – в желудке, двигательном аппарате; мышьяк – в почках, печени, легких, сердечно-сосудистой системе; селен – в кишечнике, печени, почках; бериллий – в органах кроветворения, нервной системе. Наибольшую опасность среди всех перечисленных элементов представляют ртуть, свинец и кадмий. И даже если тяжелые металлы не являются основной причиной каких-либо заболеваний, они, наряду с другими токсинами, могут быть сопутствующим фактором, вызывающим лавину эффектов, приводящих к расстройству иммунной системы индивида. Спровоцированная металлами иммунная недостаточность может просто давать возможность одному из вирусов остаться активным или неконтролируемым. Корь, вирусы-невидимки, герпес или другой вирус, так же как и дрожжи получают прочного союзника в лице тяжелых металлов. Более того, это может заставить иммунную систему направить свои усилия по ложному руслу. Отравленная токсинами ртути иммунная система может спровоцировать борьбу против ни в чем неповинных пыльцы, пыли или продуктов питания в форме сильной аллергии, игнорируя при этом болезнетворные организмы, с которыми ей следовало бы вести борьбу. Токсичные металлы могут также способствовать укреплению и стимулированию дрожжевых и бактериальных проблем. Некоторые люди попросту не могут справиться с брожением в организме, пока не очистятся от металлов. После этого дрожжи как будто исчезают. То же касается попыток избавиться от пищевых проблем. Очищение организма от металлов может помочь избавиться от многих пищевых непереносимостей – еще одна причина улучшить ситуацию с токсинами вместо того, чтобы затратить огромное количество времени, выискивая иллюзорно-проблематичные продукты.

Для большинства продуктов питания установлены ПДК токсичных элементов, к детским и диетическим продуктам предъявляются более жесткие требования. ПДК некоторых тяжелых металлов в продуктах питания приведены в таблице.

Таблица – Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в продуктах питания (мг/кг)

Продукты			As	Cd	Cu	Sn	Hg	Pb
Зерно, крупа			0,2	0,1(0,03)	10,0	–	0,03	0,5(0,3)
Хлеб			0,1	0,05	5,0	–	0,01	0,3
Молоко, кисломолочные продукты			0,06	0,03(0,02)	1,0	–	0,005	0,1(0,05)
Молоко сгущеное кон-сервированное			0,15	0,1	3,0	200,0	0,015	0,3
Масло сливочное, живот-ные жиры			0,1	0,03	0,5	–	0,03	0,1
Масло растительное			0,1	0,05	0,5	–	0,3	0,1
Сыр, творог			0,2	0,2	4,0	–	0,02	0,3
Овощи и картофель			0,2	0,03	5,0	–	0,02	0,5
Консервы овощные			0,2	0,03	5,0	200,0*	0,02	0,5**
Почки и продукты их переработки			1,0	1,0	20,0	–	0,2	1,0
Грибы			0,5	0,1	10,0	–	0,05	0,5
Чай			1,0	1,0	100,0	–	0,1	10,0
Мясо и птица, охлажденные и мороженные			0,1	0,05	5,0	–	0,03	0,5
Консервы из мяса и птицы			0,1	0,05	5,0	200,0*	0,03	0,5
Колбасы			0,1	0,05	–	–	0,03	0,5
Рыба свежая, охлажденная и мороженная			1,0	0,2	10,0	–	0,3-0,5	1,0
Консервы рыбные			1,0	0,2	10,0	200,0*	0,3-0,4	1,0
Моллюски и ракообраз-ные			2,0	2,0	30	–	0,2	10,0
Минеральные воды			0,1	0,01	1,0	–	0,005	0,1
Продукты детского питания:
на молочной основе			0,05	0,02	1,0	–	0,005	0,05
на зерномолочной основе			0,1	0,02	5,0	–	0,01	0,1
Консервы рыбные			0,5	0,1	10,0	100*	0,15	0,5
Консервы плодоовощные			0,2	0,02	5,0	–	0,01	0,3
Примечания:	в скобках указаны ПДК в сырье, предназначенном для производства детских и диетических продуктов;
	* –** –	в сборной жестяной таре; в стеклянной таре.

В отношении токсичных элементов существуют несколько точек зрения. Согласно одной из них, все элементы периодической системы делят на три группы:

1. эссенциальные макро- и микроэлементы (незаменимые факторы пита­ ния);

2. неэссенциальные (необязательные для жизнедеятельности);

3. токсичные.

Согласно другой точке зрения, все элементы необходимы для жизнедея­тельности, но в определенных количествах.

При превышении оптимальной физиологической концентрации элемента в организме может наступить интоксикация, а дефицит многих элементов в пище и воде может привести к достаточно тяжелым и трудно распознаваемым явлениям недостаточности.

Металлы широко распространены в живой природе и многие из них яв­ляются эссенциальными факторами для организма человека, т.е. биомикро­элементами. Для большинства из них определена оптимальная физиологиче­ская потребность. Так, для взрослого человека суточная потребность в неко­торых биомикроэлементах приведена в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Суточная потребность человека в биомикроэлементах

Биомикроэлемент	Суточная потребность, мг/сут
Со	0,1...0,2
Си	2...2,5
F	2...3
Fe	15...20
I	0,2
Мп	5...6
Мо	0,2...0,3
Ni	0,6...0,8
Zn	10...12

Биологически активными являются и некоторые другие элементы, спо­собные стимулировать определенные физиологические процессы в организме (например, мышьяк - кроветворение), однако их жизненная необходи­мость до сих пор не доказана. Все микроэлементы, даже эссенциальные, в определенных дозах токсичны. Из них только 4 (свинец, мышьяк, кадмий, ртуть) могут быть безоговорочно отнесены к токсичным. Они не являются жизненно необходимыми и даже в малых дозах приводят к нарушению нор­мальных метаболических функций организма.

Загрязнение водоемов, атмосферы, почвы, сельскохозяйственных расте­ний и пищевых продуктов токсичными металлами обусловлено действием следующих факторов:

• выбросов промышленных предприятий и ТЭЦ (особенно угольной, металлургической и химической промышленности);

• выбросов городского транспорта (имеется в виду загрязнение свинцом от сгорания этилированного бензина);

• использованием в сельском хозяйстве металлсодержащих пестицидов;

• применения в консервном производстве некачественных внутренних по­крытий и при нарушении технологии припоев;

• контакта с оборудованием (для пищевых целей допускается весьма ограниченное число сталей и других сплавов).

Присутствие соединений металлов в пищевых продуктах в количествах в 2...3 раза превышающих фоновые, нежелательно, а в количествах, пре­вышающих допустимые уровни - недопустимо.

Свинец (Рb). История применения свинца очень древняя, что связано с относитель­ной простотой его получения и большой распространенностью в земной коре (1,6-10- %). Об опасности, связанной с использованием свинцовых из­делий, человечеству было известно, по крайней мере, 2 000 лет назад. Во времена расцвета Древнего Рима были введены в употребление свинцовые трубы для водопроводов и металлические сплавы, содержащие свинец, для кухонной посуды и сосудов для питья. Можно с уверенностью полагать, что в этот период у представителей высших слоев римского общества в организме накапливались повышенные количества свинца. Исследование содержания свинца в скелетах из захоронений того времени подтвержда­ет это предположение. На этих данных базируются теории, объясняю­щие упадок римского могущества хроническим свинцовым отравлением тогдашней интеллигенции. Отравления, которые наблюдали в Древней Греции у работавших со свинцом людей, получили название сатурнизма или плюмбизма. Симптомами отравлений являлись колики, сопровождав­шиеся бредовым состоянием и параличами. Это отметил еще Гиппократ в 400 г. до н.э., наблюдая за людьми, работавшими со свинцом. Во времена Плиния (начало нашей эры) корабельные плотники, покрывая остов кораб­ля свинцовыми белилами, завязывали рот, чтобы избежать отравления.

Свинец - один из самых распространенных и опасных токсикантов. Он находится в микроколичествах почти повсеместно. Источник природного свинца в биосфере - горные породы, которые содержат его от 0,8 до 2 000 мкг/кг. Средний уровень свинца в поверхностном слое почвы -1,6 мг/кг.

Свинец, как правило, сопутствует другим металлам, чаще всего цинку, железу, кадмию и серебру. Большие залежи свинецсодержащих руд встреча­ются во многих частях света. Мировое производство свинца составляет более 3,5 млн т в год.

Свинец используют в виде металла и его химических соединений. В на­стоящее время перечень областей его применения очень широк. Наибольшая доля добываемого свинца идет на изготовление свинцовых аккумуляторов для автомобилей, электротранспорта и других целей. Его традиционно ис­пользуют в химическом машиностроении, атомной и военной промышленно­сти, для изготовления электрических кабелей, телевизионных трубок и флуо­ресцентных ламп, при производстве эмалей, лаков, хрусталя, пиротехниче­ских изделий, спичек, пластмасс, для пайки швов жестяных банок, в поли­графии.

В результате производственной деятельности человека в природные во­ды ежегодно попадает 500...600 тыс. т РЬ, значительная часть которого осе­дает на дне водоемов. В атмосферу в переработанном и мелкодисперсном со­стоянии выбрасывается около 450 тыс. т РЬ. Попадающий в атмосферу сви­нец может переноситься с воздушными течениями на большие расстояния и постепенно оседает на поверхности земли и водоемов. Так, в Балтийское мо­ре ежегодно поступает 5 400 т РЬ, причем 75 % этого количества попадает из воздуха.

Основным источником загрязнения атмосферы свинцом являются:

• выхлопные газы автотранспорта (260 тыс. т);

• сжигание каменного угля (около 30 тыс. т) и других видов топлива;

• отходы многих промышленных предприятий.

В тех странах, где использование бензина с добавлением тетраэтилсвин-ца сведено к минимуму, содержание свинца в воздухе удалось многократно снизить.

Загрязнение окружающей среды свинцом также происходит при сбросе вод из рудников и обработке фруктов и овощей пестицидами.

В продукцию сельского хозяйства свинец может попадать из почвы, на которой она выращивается; в продукцию животноводства — из кормов и питьевой воды.

Многие растения накапливают свинец, который передается по пищевым цепям и обнаруживается в мясе и молоке сельскохозяйственных животных, особенно активное накопление свинца происходит вблизи промышленных центров и крупных автомагистралей. В пахотном слое почвы вблизи автомагистралей с интенсивным движением уровень свинца, как и вблизи его при­родных залежей, достигает 100—1 000 мг/кг. При этом в радиусе нескольких километров от предприятий, перерабатывающих свинец, содержание РЬ в сельскохозяйственной продукции может превышать величину ПДК (0,5 мг/кг) в несколько раз и достигать следующих значений, мг/кг: в бакла­жанах - 0,5...0,75, в помидорах - 0,6... 1,2; в огурцах - 0,7... 1,1; в картофеле - 0,7... 1,5; в перце - 1,5...4,5; в различных сортах винограда - 1,8...3,8; в пшенице и горохе - 20...22; в зеленой и сухой растительной массе, потреб­ляемой как фураж — соответственно 36 и 60.

В подземных водах концентрация свинца невелика: 0,1...20 мкг/л; в во­дах океана и незагрязненных открытых водоемов — 0,3...5 мкг/л.

Загрязнение свинцом продуктов питания происходит также в процессе их переработки при контакте со следующими материалами:

• свинцовым припоем в швах жестяных банок;

• оловом, используемым для лужения пищеварочных котлов и покрытия консервной жести;

• эмалями и красками покрытий аппаратуры, посуды, тары;

• свинцовой глазурью, наносимой на керамическую посуду. Установлено, что около 20 % свинца в ежедневном рационе человека поступает из консервов, в том числе 13 % из припоя и 7 % - из самого про­дукта.

По данным ФАО, ежедневно в организм человека с пищей поступает 0,2...0,3 мг, с водой - 0,02 мг этого токсичного металла. Содержание свинца в продуктах питания растительного происхождения в среднем составляет 0,2 мг/кг и в различных продуктах таково, мг/кг: фрукты - 0,01...0,6; овощи -0,02... 1,6; крупы - 0,03...3,0; хлебобулочные изделия - 0,03...0,82. В продук­тах животноводства содержание свинца следующее, мг/кг: мясо - 0,01...0,78; молоко 0,01...0,1. В водных организмах уровень свинца в значительной сте­пени зависит от его содержания в воде. Средняя концентрация свинца в рыбе -0,01...0,78 мг/кг. Однако в рыбах, выловленных из крупных рек и Балтийского моря, она может достигать от 0,01 до 1,7 мг/кг. В настоящее время считается установленным, что количество свинца, поступающего в организм че­ловека с пищей, значительно превышает его поступление из атмосферного воздуха.

Свинец не принадлежит к эссенциальным микроэлементам, а является примесным токсическим элементом. ФАО установила в качестве максималь­но допустимого поступления свинца для взрослого человека 0,42 мг/сутки (3 мг/нед). В случае, если его поступление превышает эту величину, содер­жание свинца в организме начинает быстро нарастать. Величина ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/л.

В организме взрослого человека усваивается в среднем 10 % поступив­шего с пищей свинца, в организме детей — 30...40 %. Из крови свинец посту­пает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде фосфата.

Механизм токсического действия свинца имеет двойную направлен­ность. Во-первых, блокада функциональных SH-групп белков и, как следст­вие, - инактивация ферментов, во-вторых, проникновение свинца в нервные и мышечные клетки, образование лактата свинца, затем фосфата свинца, кото­рые создают клеточный барьер для проникновения ионов Са ⁺.

Свинец воздействует в основном на кроветворную, нервную, пищевари­тельную системы и почки. Он ингибирует в костном мозге ряд ферментов, которые определяют синтез гема, в результате чего развивается анемия, яв­ляющаяся одним из давно известных симптомов хронического отравления свинцом. На ранних стадиях интоксикации увеличивается доля молодых эритроцитов - ретикулоцитов и базофильно-зернистых эритроцитов, позже снижается содержание гемоглобина. В моче отмечается повышение уровня порфиринов, являющихся вторичными аномалиями, связанными с повреж­дающим действием свинца на систему синтеза гема. Особенно чувствитель­ны к повреждающим воздействиям свинца нейроны центральной и перифе­рической нервной системы. Изменения эпителиальных клеток желудочно-кишечного тракта вызывает желудочно-кишечный синдром свинцовой ин­токсикации. Обращает внимание способность свинца к кумуляции, который накапливается в костной ткани, поэтому большую роль в токсических прояв­лениях свинца играет его содержание в костной ткани. Ежедневное поступ­ление 2,0 мг свинца может привести к развитию интоксикации через не­сколько месяцев, а 10,0 мг - через несколько недель.

Мутагенное действие свинца безоговорочно установлено на экспери­ментальных животных, а также при обследовании людей, контактирующих с ним в условиях производства. Однако до последнего времени было неизвест­но, обладает ли мутагенным действием свинец, попадающий в пищевые рас­тения, биотрансформирующийся в них и находящийся там в связанной с ка­кими-либо компонентами клетки форме. Исследования сотрудников ГУ НИИ питания РАМН показали, что биологически связанный свинец, содержащий­ся в растительных или животных продуктах питания, проявляет мутагенное действие в меньшей степени, чем свинец, содержащийся в других объектах окружающей среды.

Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная и пищеварительная системы, а также почки. Свинцовая интоксика­ция может приводить к серьезным нарушениям здоровья, проявляющимся в частых головных болях, головокружениях, повышенной утомляемости, раз­дражительности, ухудшении сна, мышечной гипотонии, а в наиболее тяже­лых случаях к параличам и парезам, умственной отсталости. Неполноценное питание, дефицит в рационе кальция, фосфора, железа, пектинов, белков (или повышенное поступление кальциферола) увеличивают усвоение свинца, а следовательно - его токсичность. При этом на всасывание свинца в кишеч­нике влияет состав рациона. Пониженное содержание в рационе кальция, железа, пектинов, белков и повышенное поступление витамина В увеличивают усвоение свинца. Хроническая интоксикация свинцом развивается медленно.

Из организма свинец выводится с фекалиями (90 %), мочой, а также с грудным молоком. Биологический период полувыведения свинца из мягких тканей около 20 дней, а из костей - до 20 лет.

В сельскохозяйственную продукцию свинец может попадать из почвы, на которой выращивается, и грунтовых вод; в продукты животноводства - из кормов и питьевой воды.

Проводимые в разных странах исследования свидетельствуют о боль­шой концентрации свинца (а также и кадмия) в зонах автомагистралей. В па­хотном слое почвы вблизи автомагистралей с интенсивным движением уро­вень свинца, как и вблизи его природных залежей, достигает 100... 1000 мг/кг. При этом к факторам, влияющим на накопление свинца, относятся расстояние от дороги, рельеф местности, грузонапряженность, направление ветров, вид растений и другие.

Для профилактики поступления свинца в организм человека с пищевым рационом необходимо учитывать все названные выше пути возможного за­грязнения им пищевых продуктов и питьевой воды. При производстве кера­мической посуды можно использовать только высококачественную готовую сплавленную (фриттированную) глазурь, содержащую не более 12 % хими­чески прочно связанного свинца. Примесь свинца в олове, используемом для лужения котлов, ограничивается 1 %; в оловянных покрытиях консервной жести концентрация свинца не должна превышать 0,04 %.

Ртуть (Hg). В эпоху Ренессанса ртуть в основном ценилась своими медицинскими свойствами, а также использовалась в смеси с другими металлами как средство серебрения зеркал. Для средневековых алхимиков ртуть имела особую ценность и играла важную роль в поисках философского камня - таинственного вещества, которое превращает простые металлы в зо­лото. В XX в. было доказано, что ртуть участвует во многих реакциях как катализатор.

В 50-х годах в заливе Минамата в Японии районы рыбного промысла из-за промышленных выбросов были загрязнены мети/ртутью. Концентрация ртути в рыбе и моллюсках в этом заливе составила свыше 29 мг/кг. При употреблении такой рыбы в организм ежедневно поступало 30 мг Hg и более. Трагедия Мина маты заключается в том, что, несмотря на чрезвычайно высокое содержание ме- тилртути в заливе, меры по предотвращению дальнейшего поступления ртути в его воды не быт приняты, и загрязнение продолжаюсь вплоть до 70-х годов. К февралю 1977 г общее число случаев отравления составило 121, причем 46 со смер­тельным исходом. Наблюдалось 22 случая врожденного отравления, когда у мате­рей, потреблявших загрязненную рыбу, рождались младенцы с мозговыми отклоне­ниями: паралич, отставание в развитии, нарушение координации движений (больные напоминали «дышащих деревянных кукол»). Подобная эпидемия, произо­шедшая также в Японии на реке Агано (префектура Ниигата), привела к 49 случаям отравления, 6 из которых - со смертельным исходом

В Финляндии беременным женщинам вовсе не рекомендуется употреблять рыбу в пищу. Шведские специалисты по гигиене продовольствия требовали сни­зить допустимую концентрацию ртути в рыбе из Балтийского моря до 0,5 или далее 0,2 мг/кг, так как предел, равный 1 мг/кг, ограждает человека только от симптомов острого отравления, но не предохраняет от других тяжелых послед­ствий поражения ртутью (например, генетических повреждений).

Ртуть находит широкое применение в промышленности. Ежегодно в ми­ре получают более 10 тыс. т ртути, которые используют следующим образом: 25 % - для производства электродов при получении хлора и щелочей, 20 % - в электрическом оборудовании, 15 % - при производстве красок, 10 % - для производства ртутных приборов, таких, как термометры, 5 % - в производст­ве зеркал, в агрохимии и 3 % - в качестве ртутной амальгамы при лечении зу­бов, 22 % - при получении детонаторов, катализаторов (например, для произ­водства ацетальдегида и поливинилхлорида), в производстве бумажной пульпы, фармацевтике и косметике, а также в военных целях. Промышлен­ное значение имеют высокотоксичные неорганические соединения ртути, в частности сулема, из которой получают другие ртутные соединения и кото­рая применяется при травлении стали. Органические соединения ртути применяли в качестве фунгицидов при обработке зерна. Однако с тех пор, как стало известно об опасности подобных соединений, во многих странах их использование было запрещено. Кроме 10 тыс. т ртути, добываемых в мире при горнорудных разработках, еще 10 тыс. т металла выделяется в окружаю­щую среду при сгорании угля, нефти и газа, добыче пустой породы и других индустриальных разработках.

Ртуть - один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обла­дающий способностью накапливаться в растениях и в организме животных и человека, т. е. является ядом кумулятивного действия. Ртуть - единственный металл, представляющий собой при комнатной температуре жидкость, одна­ко она может существовать в различных физических состояниях и химиче­ских формах. Кроме элементного состояния (Hg°), ртуть образует неоргани­ческие и органические соединения, в которых проявляет степень окисления +1 и +2.

Токсичность ртути зависит от вида ее соединений, которые по-разному всасываются, метаболизируются и выводятся из организма. Из металлорга-нических соединений с точки зрения токсикологии наиболее важными явля­ются алкилртутные соединения с короткой цепью: метил-, этил-, диметил-, пропилртуть. В них связь ртути и углерода является устойчивой, не разруша­ется водой, кислотами и основаниями, что объясняется слабым сродством ртути к кислороду.

Механизм токсического действия ртути связан с ее взаимодействием с сульфгидрильными группами белков. Блокируя их, ртуть изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов (гидролитических и окислительных). Ртуть, проникнув в клетку, может включиться в структуру ДНК, что сказывается на наследственности человека. Мозг проявляет особое сродство к метилртути и способен аккумулировать почти в 6 раз больше рту­ти, чем остальные органы. При этом более 95 % Hg в тканях мозга находится в органической форме. В других тканях органические соединения деметили-руются и превращаются в неорганическую ртуть. В эмбрионах ртуть накап­ливается так же, как и в организме матери, но содержание ртути в мозге пло­да может быть выше.

Неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой ки­слоты, пиридоксина, кальция, меди, цинка, селена; органические - обмен белков, цистеина, аскорбиновой кислоты, токоферолов, железа, меди, мар­ганца, селена.

Антагонистами ртути в организме человека являются цинк и, особенно, селен. Предполагают, что защитное действие селена обусловлено деметили-рованием ртути и образованием нетоксичного соединения - селено-ртутного комплекса.

В продуктах ртуть может присутствовать в трех видах: в виде атомарной ртути, а также ее неорганических и органических соединений. Случаи за­грязнения пищевых продуктов металлической ртутью являются очень редкими. Ртуть плохо адсорбируется на продуктах и легко удаляется с их по­верхности.

Ртуть относится к рассеянным в природе элементам; по распростране­нию в земной коре она занимает 62-е место, средняя концентрация составля­ет 0,5 мг/кг). Основным источником поступления ртути в окружающую среду является естественный процесс ее испарения из земной коры и океанов в ко­личестве 25... 125 тыс. тонн ежегодно. Распределение и миграция ртути в ок­ружающей среде осуществляются в виде круговорота двух типов: 1) перенос паров элементной ртути от наземных источников в Мировой океан; 2) цирку­ляция диметилртути, образуемой в процессе жизнедеятельности бактерий. Именно второй тип круговорота, включающий метилирование неорганиче­ской ртути в донных отложениях озер, рек и других водоемов, а также в Ми­ровом океане, является ключевым звеном движения ртути по пищевым путям водных экологических систем, по которым она поступает в организм челове­ка. Процесс биокумуляции ртути может включать следующие звенья: планк­тонные организмы (например, водоросли) — ракообразные — рыбы — птицы. Человек может включаться в такую пищевую цепь на любом этапе; в основ­ном это происходит в результате потребления рыбы. Для человека представ­ляет опасность потребление в пищу некоторых видов рыб, моллюсков. Мясо рыбы отличается наибольшей концентрацией ртути и ее соединений, по­скольку активно аккумулирует их из воды и корма, в который входят различ­ные гидробионты, богатые ртутью. Организм рыб также способен синтезиро­вать метилртуть, которая накапливается в печени. Самое высокое содержа­ние метилртути обнаружено в организме хищных рыб.

Если нехищные пресноводные рыбы могут содержать ртуть в пределах от 78 до 200 мкг/кг, а океанские нехищные рыбы от 300 до 600 мкг/кг, то хищные пресноводные рыбы - от 107 до 509 мкг/кг, а концентрация ртути у хищных океанских рыб достигает очень высоких значений. У некоторых ви­дов рыб в мышцах содержится белок - металлотионеин, который с различ­ными металлами, в том числе и с ртутью, образует комплексные соединения, способствуя тем самым накапливанию ртути в организме и передаче ее по пищевым цепям. У таких рыб содержание ртути достигает 500...20 000 мкг/кг (рыба-сабля) и 5 000... 14 000 мкг/кг (тихоокеанский марлин). Среднее количество ртути в морских рыбах составляет 150 мкг на 1 кг их массы.

В организм человека ртуть поступает в наибольшей степени с рыбопро­дуктами, в которых ее содержание может многократно превышать ПДК. По­этому в Финляндии, например, рекомендуется есть рыбу только 1...2 раза в неделю. Однако отказ от питания рыбой тоже не является надежной защитой от поступления в организм ртути, поскольку рыбную муку используют в ка­честве кормовой добавки для домашних животных. Растительные продукты также могут быть источником ртути, если выращиваются на загрязненных почвах или обрабатываются ртутьсодержащими пестицидами.

В основных пищевых продуктах содержание ртути обычно не превыша­ет 60 мкг на 1 кг продукта и составляет (мкг/кг): в продуктах животноводст­ва: мясо 6...20, печень 20...35, почки 20...70, молоко 2... 12, сливочное масло 2...5, яйца 2... 15; в съедобных частях сельскохозяйственных растений: ово­щи 3...59, фрукты 10... 124, бобовые 8... 16, зерновые 10... 103; в шляпочных грибах 6.. .447, в перезрелых до 2 000 мкг/кг, причем в отличие от растений, в грибах может синтезироваться метилртуть. При варке рыбы и мяса концен­трация ртути в них снижается, при аналогичной обработке грибов остается неизменной. Это различие объясняется тем, что в грибах ртуть связана с аминогруппами азотсодержащих соединений, в рыбе и мясе - с серосодер­жащими аминокислотами.

В организме взрослого человека содержится около 13 мг ртути, причем около 70 % - в жировой и мышечной ткани. Период полувыведения метил-ртути из организма человека (полупериод биологического распада соедине­ний ртути) составляет около 70 дней. Однако процесс выведения ртути зави­сит от особенностей организма и может достигать 190 дней.

По рекомендациям ФАО/ВОЗ человек может получать с суточным ра­ционом около 0,05 мг ртути. Безопасным уровнем содержания ртути в крови считают 50-100 мкг/л.

Высокая токсичность ртути обусловливает очень низкие значения ПДК: 0,0003 мг/м³ в воздухе и 0,0005 мг/л в воде.

Кадмий (Cd). О большой опасности загрязнения почвы кадмием свидетельствует массовая интоксикация кадмием жителей бассейна реки Дзинцу в Японии. Цинковый руд­ник загрязнил кадмием реку, воду которой использовали для питья и орошения ри­совых полей и соевых плантаций. Спустя 15...30 лет 150 человек умерли от хрони­ческого отравления кадмием Содержание кадмия в рисе - основном продукте пита­ния - достигало 600...1 000 мкг/кг, что явилось причиной заболевания, вошедшего в историю эндемических отравлений тяжелыми металлами под названием итаи-итаи.

В природе кадмий не встречается в свободном виде и не образует спе­цифических руд. Его получают как сопутствующий продукт при рафиниро­вании цинка и меди. В земной коре содержится около 0,05 мг/кг кадмия, в морской воде - 0,3 мкг/л. По своей электронной конфигурации кадмий напо­минает цинк. Он обладает большим сродством к тиоловым группам и заме­щает цинк в некоторых металлферментных комплексах. Кадмий легко обра­зует пары. Кадмий относится к числу сильно ядовитых веществ и не является необходимым элементом для млекопитающих.

В организме человека среднего возраста содержится около 50 мг кад­мия, 1/3 - в почках, остальное количество - в печени, легких и поджелудоч­ной железе. Период полувыведения кадмия из организма составляет 13...40 лет.

Как металлический кадмий, так и его соли оказывают выраженное ток­сическое действие на людей и животных. Механизмы токсичности кадмия заключаются в том, что он ингибирует ДНК-полимеразу, нарушает синтез ДНК (стадию расплетения), разделяет окислительное фосфорилирование в митохондриях печени. Патогенез отравления кадмием включает также взаи­модействие его с высокомолекулярными белками, особенно тиолсодержа-щими ферментами.

Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгид-рильных групп белков; кроме того, он является антагонистом цинка, кобаль­та, селена, ингибирует активность ферментов, содержащих указанные метал­лы. Известна способность кадмия нарушать обмен железа и кальция. Все это может привести к широкому спектру заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность и другие. Отмечены канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффекты кадмия.

Желудочно-кишечная абсорбция кадмия для человека составляет 3...8 %. На нее влияет уровень потребления цинка и растворимость солей кадмия. Будучи абсорбированным, кадмий остается в организме, подвергаясь лишь незначительной экскреции. Главные центры накопления - печень и почки. В этих органах 80 % кадмия связано с металлотионеинами. В то же время, биологической функцией металлотионеинов является участие их в гомеостазе необходимых элементов - цинка и меди. Поэтому кадмий, взаимодействуя с металлотионеинами, может нарушать гомеостаз биогенных меди и цинка.

Наличие кадмия в тканях вызывает симптомы, связанные с дефицитом меди, цинка и железа. Кальций плазмы крови снижает абсорбцию кадмия в кровь. Содержание кадмия в тканях тем больше, чем меньше количество кальция в пище. Хроническая интоксикация кадмием нарушает минерализа­цию костей и увеличивает концентрацию кальция в печени. Он также блоки­рует синтез витамина D.

Загрязнение окружающей среды кадмием связано с горнорудной, метал­лургической, химической промышленностью, с производством ракетной и атомной техники, полимеров и металлокерамики. В воздух кадмий поступает вместе со свинцом при сжигании топлива на ТЭЦ, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использующих кадмий. Загрязнение почвы кадмием происходит при оседании содержащих кадмий аэрозолей из воздуха и дополняется внесением минеральных удобрений: суперфосфата (7,2 мг/кг), фосфата калия (4,7 мг/кг), селитры (0,7 мг/кг). Заметно содержание кадмия и в навозе, где он обнаруживается в результате следующей цепи переходов: воздух — почва — растения - травоядные животные - навоз.

В некоторых странах соли кадмия используются как антигельминтные и антисептические препараты в ветеринарии.

Все это определяет основные пути загрязнения кадмием окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. Источником загрязнения кадмием пищевых продуктов растительного проис­хождения являются сточные воды некоторых промышленных предприятий, а также фосфорные удобрения. В районах промышленных выбросов он депо­нируется в почве и растениях. В растения кадмий поступает за счет корнево­го поглощения и через листья. У многих сельскохозяйственных культур вы­явлена чувствительность к кадмию. Под его действием у растений может развиться хлороз, искривления стебля, бурые некротические пятна на листь­ях и т.д. Однако чаще симптомы начинающегося отравления растений этим металлом не проявляются на внешнем виде растения, а только снижается урожайность. Граница чувствительности к кадмию у зерновых и картофеля лежит в пределах 6... 12 мг/кг почвы. При этом по чувствительности к кад­мию сельскохозяйственные растения располагаются в следующем возрас­тающем порядке: томаты, овес, салат, морковь, редис, фасоль, горох и шпи­нат. Больше всего кадмия откладывается в вегетативных органах растений. Так, в листьях моркови, томатов и овса кадмия откладывается в 25 раз боль­ше, чем в плодах и корнях. Содержание кадмия (в мкг/кг) в различных про­дуктах выглядит следующим образом. Растительные продукты: зерновые 28...95, горох 15... 19, фасоль 5... 12, картофель 12...50, капуста 2...26, по­мидоры 10...30, салат 17...23, фрукты 9...42, растительное масло 10...50, са­хар 5...31, грибы 100...500; в продуктах животноводства: молоко - 2,4, тво­рог - 6,0, яйца 23.. .250.

В организм человека кадмий поступает в основном с пищей (примерно 80 %), Экспертами ФАО установлено, что взрослый человек с пищей получа­ет в среднем 30 — 150 мкг/сутки кадмия, причем в Европе - 30...60 мкг, в Япо­нии - 30... 100 мкг, в кадмиевых геохимических районах - около 300 мкг.

Примерно 20 % кадмия поступает в организм человека через легкие из атмосферы и при курении. В одной сигарете содержится 1,5...2,0 мкг Cd.

Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только от потребления им содержащих кадмий пищевых продуктов, но и в большой степени от качества его диеты. В частности, достаточное количество железа в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Кроме того, большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.

Большое значение в профилактике интоксикации кадмием имеет пра­вильное питание (включение в рацион белков, богатых серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, селена, кальция), контроль за содержанием кадмия (полярографический, атомно-абсорбционный анализы) и исключение из рациона продуктов, богатых кад­мием.

Всемирная организация здравоохранения считает максимально допус­тимой величину поступления кадмия для взрослых людей 500 мкг в неделю, то есть ДСП 70 мкг в сутки, а ДСД 1 мкг/кг массы тела.

Мышьяк (As). В Аргентине наблюдалось хроническое отравление мышьяком, вызван­ное потреблением воды, содержащей от 1 до 4 мг/л AS2O3. Аналогичная ситуация наблюдалась в Чили. Употребление колодезной воды, содержа­щей 0,6 мг/л мышьяка, привело к локальным хроническим отравлениям на о. Тайвань.

В Балтиморе была обнаружена территория, где смертность от рака в 4,3 раза выше, чем в городе в целом. Эта полоса окружает бывшую фаб­рику, производившую в течение 100 лет мышьяк.

Трагический случай произошел в Японии в 1955 г., когда отравилось бо­лее 12 000 детей. Их кормили молочной смесью, в состав которой входило сухое молоко, загрязненное оксидом мышьяка (III). Он случайно попал в фосфат натрия, которым стабилизировали порошок молока. Фосфат натрия являлся отходом при выделении алюминия из боксита, в котором содержалось существенное количество мышьяка. Более 120 детей погиб­ ли от потребления смеси через 33 дня при ежедневной дозе AS2O3 5 мг.

Существует также версия об отравлении мышьяком Наполеона Бона­парта. С помощью нейтронно-активационного анализа волос Наполеона разных периодов его жизни эксперты установили, что содержание мышьяка в них в 13 раз превышает обычную норму для человеческих волос, а отложения мышьяка в растущих волосах совпадали по времени с перио­ дом пребывания Наполеона на острове Святой Елены.

Мышьяк принадлежит к тем микроэлементам, необходимость которых для жизнедеятельности организма не доказана. Мышьяк широко распростра­нен в окружающей среде. Он встречается в природе в элементном состоянии, а также в больших количествах в виде арсенитов, арсеносульфидов и орга­нических соединений. В морской воде содержится около 5 мкг/л мышьяка, в земной коре — 2 мг/кг.

Токсичность мышьяка зависит от его химического строения. Элемент­ный мышьяк менее токсичен, чем его соединения. Арсениты (соли трехва­лентного мышьяка) более токсичны, чем арсенаты (соли пятивалентного мышьяка). В целом соединения мышьяка можно расположить в порядке снижения токсичности следующим образом: арсины > арсениты > арсенаты > метиларсоновая и диметиларсоновая кислоты.

Очень высокую токсичность проявляет арсин (AsH₃) - очень сильный восстановитель, восстанавливающий различные биогенные соединения. Од­на из главных мишеней арсина - гем; он представляет собой яд гемолитиче­ского действия.

Арсениты являются тиоловыми ядами, ингибирующими различные ферменты. Они взаимодействуют с тиоловыми группами белков, цистеина, липоевой кислоты, глутатиона, кофермента А, присутствующими в организ­ме, нарушая в конечном итоге цикл трикарбоновых кислот. Кроме того, арсениты влияют на митоз, синтез и распаривание ДНК, что связано с блоки­рованием ими тиоловых групп ДНК - полимеразы.

Арсенаты играют роль фосфатного аналога, легко проникают в клетки по транспортным системам фосфата и конкурируют с фосфатами в процессе окислительного фосфорилирования в митохондриях (ингибируют цитохром и глицеролоксидазы). Арсенаты нарушают протекание одной из фосфорили-тических реакций - образование АТФ из АДФ, что приводит к прекращению синтеза АТФ.

Неорганические соединения мышьяка более токсичны, чем органиче­ские, накапливающиеся в рыбе. Соединения мышьяка хорошо всасываются в пищеварительном тракте. Выделение их из организма происходит в ос­новном через почки (до 90 %) и пищеварительный канал. Он также может выделяться с грудным молоком и проникать через плацентарный барьер.

По данным ФАО суточное поступление мышьяка в организм взросло­го человека составляет 0,45 мг, т.е. около 0,007 мг/кг массы тела. Значи­тельно увеличивается поступление мышьяка в тех случаях, когда в рационе повышен удельный вес продуктов моря. ДСД мышьяка для взрослого чело­века составляет 0,05 мг/кг массы тела (около 3 мг/сутки).

Ежегодное мировое производство мышьяка составляет приблизитель­но 50 тыс. т в год, увеличиваясь каждые 10 лет на 25 %. Наиболее мощны­ми источниками загрязнения окружающей среды мышьяком являются ат­мосферные выбросы электростанций, металлургических производств, ме­деплавильных заводов и других предприятий цветной металлургии, про­мышленные сточные воды, мышьяксодержащие пестициды. Мышьяк также используется в производстве хлора и щелочей (до 55 % потребляемого промышленностью количества), полупроводников, стекла, красителей. В сельскохозяйственном производстве мышьяк используется в качестве ро-дентицидов, инсектицидов, фунгицидов, древесных консервантов, стерили­затора почвы.

Основными мерами охраны пищевых продуктов от загрязнения этим элементом являются:

- охрана атмосферного воздуха, почвы и водоемов от загрязнения мышьяксодержащими выбросами, промышленными сточными водами и твердыми отходами;

• ограниченное и регламентированное применение мышьяксодержащих пестицидов и жесткий контроль за ним со стороны органов Госсанэпиднадзора;

• контроль за содержанием мышьяка при использовании в сельском хо­зяйстве нетрадиционных кормовых добавок;

- контроль за возможной примесью мышьяка в реагентах и материалах, применяемых для обработки пищевого сырья при изготовлении продуктов питания и пищевых добавок.

Алюминий (А1). Токсичность алюминия для человеческого организма является предметом дискус­сий долгие годы. Еще в 1886 г., когда только начали использовать алюминий для изго­товления кухонной посуды, считали, что потребление этого металла вызывает от­равление. В настоящее время в публикуемых сообщениях содержатся противоречи­вые сведения по поводу возможности возникновения пищевого отравления при использо­вание алюминиевой посуды.

Алюминий не относится к биомикроэлементам. В России он содержится в природных водах в концентрациях 0,001... 10 мг/л. В промышленных сто­ках его концентрация достигает 1 000 мг/л. Продукты растительного проис­хождения содержат алюминия 10... 100 мг/кг, редко - 300 мг/кг; продукты животного происхождения — 1...20 мг/кг. По данным исследований суточное потребление алюминия в среднем составляет 25 мг.

Первые данные о токсичности алюминия были получены в 70-х гг. XX в., и это явилось неожиданностью для человечества. Будучи третьим по распро­страненности элементом земной коры (8,8 % массы земной коры составляет А1) и обладая ценными качествами, металлический алюминий нашел широкое применение в технике и быту. Обогащение пищи алюминием может происхо­дить в процессе ее приготовления или хранения в алюминиевой посуде. В процессе приготовления пищи в алюминиевой посуде содержание алюминия в ней может увеличиться в 2 раза. Растворимость алюминия возрастает в кислой или щелочной среде. К веществам, усиливающим растворе­ние алюминия, относят антоциановые пигменты из овощей и фруктов, анионы органических кислот, поваренную соль. В последнее время за рубежом алю­миний все чаще применяется для изготовления консервных банок, предназна­ченных для хранения безалкогольных напитков, посуды, фольги, эластичных упаковок. В пиве и безалкогольных напитках, содержащихся длительное вре­мя в алюминиевых банках, концентрация алюминия составляла 10 мг/л. Отме­чается, что при использовании алюминиевой посуды некоторые пигменты, со­держащиеся в продуктах, теряют окраску. Поставщиками алюминия в орга­низм человека также является вода, которая обогащается ионами А1³⁺ при об­работке ее сульфатом алюминия на водоочистительных станциях.

Существенную роль в загрязнении окружающей среды ионами А1³⁺ иг­рают кислотные дожди. Не следует злоупотреблять содержащими гидроксид алюминия лекарствами: противогеморроидальными, противоартритными, понижающими кислотность желудочного сока. Как буферную добавку гид­роксид алюминия вводят и в некоторые препараты аспирина и в губную по­маду. Среди пищевых продуктов наивысшей концентрацией алюминия обла­дает чай (до 20 мг/кг).

Поступающий в организм человека алюминий в виде нерастворимого фосфата Al ⁺ выводится с фекалиями, частично всасывается в кровь и выво­дится почками. При нарушении деятельности почек происходит накаплива­ние алюминия, которое приводит к нарушению метаболизма кальция, маг­ния, фосфора и фтора, сопровождающееся ростом хрупкости костей, разви­тием различных форм анемии. Были обнаружены также и более грозные про­явления токсичности алюминия: нарушения речи, провалы в памяти, нару­шение ориентации и т.п. Все это позволяет приблизить считавшийся до не­давнего времени нетоксичный алюминий к таким супертоксикантам, как свинец, кадмий, ртуть.

Медь (Си). Медь была одним из первых металлов, которые человечество стало ис­пользовать в чистом виде. Это объясняется не только простотой ее извлече­ния из руд, но и тем, что медь находится в природе в чистом виде. С откры­тием бронзы — сплава меди с оловом начался бронзовый век. В настоящее время сплавы цинка с медью играют большую роль в жизни миллионов лю­дей в Китае и Индии. Производство меди в мире достигает 6 млн т. Около половины меди используется в электротехнической промышленности, для изготовления водопроводных и отопительных систем, варочного оборудова­ния, в сельском хозяйстве и фармакологии.

Медь является биомикроэлементом, необходимым для нормального те­чения многих физиологических процессов - остеогенеза, функции воспроиз­водства и др. Она присутствует во многих металлоферментах и других белках, обусловливая их стабильность и сохранение конформации. Медь суще­ствует в одно- и двухвалентном состояниях. Среднее содержание меди в почвах 20 мг/кг, в пресных водах - 0,001...0,2 мг/л, в морской воде -0,02...0,045 мг/л. В организме взрослого человека обнаруживается около 100 мг меди. Суточная потребность взрослого человека в меди 2...2,5 мг, то есть 35...40 мкг/кг массы тела, для детей - 80 мкг/кг. Безопасный уровень потребления меди составляет для взрослого человека 1,5...3,0 мг/сутки. Од­нако при нормальном содержании в пище молибдена и цинка - физиологи­ческих антагонистов меди, по оценке экспертов ФАО, суточное потребление меди может составлять не более 0,5 мг/кг массы тела (до 30 мг в рационе). При поступлении с пищей в кишечнике человека всасывается около 30 % содержащейся меди.

Медь малотоксична. При повышенном поступлении с пищей резорбция ее снижается, что уменьшает риск развития интоксикации. Медь обладает селенантагонистическими свойствами: симптомы дефицита селена обнару­живаются у животных при введении меди в больших количествах. При по­ступлении в пищу высоких концентраций солей меди у людей и животных наблюдаются токсические эффекты, которые, как правило, обратимы. В не­которых случаях отмечена взаимосвязь между раком легких и накоплением меди. Летальной для организма человека является концентрация меди 0,175...0,250г/сут.

Высокие концентрации меди наблюдаются в сточных водах промыш­ленных предприятий, особенно цветной металлургии. При применении медьсодержащих удобрений и пестицидов концентрация меди в растениях возрастает в 2...4 раза. Однако основным источником загрязнения пищевых продуктов медью являются изделия из меди (аппаратура, трубопроводы, ва­рочные котлы и др.), применяемые в пищевой промышленности. Поэтому для предупреждения отравлений всю кухонную медную посуду подвергают лужению оловом, содержащим не более 1 % свинца. Медную посуду и аппа­ратуру без полуды можно использовать только на предприятиях консервной и кондитерской промышленности при условии быстрого освобождения мед­ных емкостей от изготовленной продукции и немедленного мытья и проти­рания до блеска рабочей поверхности.

Естественное содержание меди в пищевых продуктах составляет 0,4...5,0 мг/кг. В количествах 5... 15 мг/кг медь может придавать продуктам и воде металлический привкус. Повышенное ее содержание может обусловить изменение цвета и прогоркание пищевых жиров и жиросодержащих продук­тов.

Олово (Sn). Олово является примесным микроэлементом. В земной коре его содер­жание невелико. В организме взрослого человека содержится около 17 г олова. В двухвалентном состоянии олово образует галогениды: SnF₂ и SnCb, a также соли органических кислот. Неорганические соединения олова мало­токсичны, органические - более токсичны. Для человека при однократном поступлении токсическая доза олова - 5.. .7 мг/кг массы тела.

Элементное олово и его органические соединения широко применяют в химической промышленности и сельском хозяйстве. Главным источником контаминации пищевых продуктов оловом являются луженые консервные банки из белой жести и оловянная фольга, используемые для упаковки про­дуктов. Переход олова из покрытия в пищевые продукты зависит от природы пищевого продукта (наличие в нем органических кислот, нитратов и окисли­телей усиливает растворимость олова), длительности и температуры хране­ния (до 20 °С олово растворяется медленно), а также защитного лакового по­крытия. При этом количество олова в продуктах прогрессивно возрастает со временем хранения или после вскрытия консервных банок. Повышенная концентрация олова в продуктах придает им неприятный металлический привкус, изменяет окраску.

Повышенные концентрации олова в пищевых продуктах могут быть обусловлены также применением олова в качестве пищевых добавок, средств борьбы с насекомыми или стабилизаторов поливинилхлоридных материалов, используемых для изготовления емкостей для различных напитков.

В микроколичествах олово содержится в большинстве пищевых продук­тов природного происхождения. Неорганические соединения олова плохо растворимы и обычно не всасываются из пищи в желудочно-кишечном трак­те человека.

Для профилактики отравлений продукты, хорошо растворяющие олово, рекомендуется консервировать в стеклянной таре. Ограничивают сроки хра­нения баночных консервов, покрывают внутренние поверхности банок стой­ким лаком и контролируют содержание олова в консервированных продук­тах.

Хром (Сг). В природе хром встречается в основном в виде руды хромового железа (РеО_хСг₂Оз). Хром присутствует во всех почвах и растениях. Ежегодно он выбрасывается в окружающую среду в количестве 6,7 тыс. т. Хром может существовать в трехвалентной (Сг³⁺) и шестивалентной (Сг⁶⁺) формах. В био­логических объектах хром присутствует преимущественно в трехвалентной форме. В организме взрослого человека содержится около 6 мг хрома. С воз­растом этот элемент аккумулируется в легких, но в количествах, не опасных для здоровья. Безопасный уровень потребления хрома составляет для взрос­лого человека 50...200 мкг/сутки.

Трехвалентный хром участвует во многих метаболических процессах. Его недостаток в организме приводит к морфологическим изменениям роговицы, снижает мышечную массу и устойчивость к физической нагрузке. Он играет важную роль в метаболизме нуклеиновых кислот и нуклеотидов. Об­разуя комплекс с инсулином, оказывает влияние на углеводный и энергети­ческий обмены. Этот металл угнетает функцию щитовидной железы, вмеши­вается в основной обмен. Хром влияет на окислительно-восстановительные реакции, способен конкурировать с некоторыми металлами за белок, вызывая нарушения различных метаболических процессов.

Наиболее хорошо изучено, что хром способен усиливать действие инсу­лина во всех метаболических процессах, регулируемых этим гормоном. В присутствии инсулина хром ускоряет окисление глюкозы в жировой ткани придатков крыс, повышает скорость проникновения глюкозы в клетки и ее превращение в жир, стимулирует синтез гликогена, но не оказывает влияния на процессы, не зависящие от инсулина. Действие хрома на транспорт Саха­ров объясняется, по-видимому, его участием в образовании комплекса между инсулином и его рецептором на клеточной мембране.

Исследования на животных и клинические наблюдения свидетельствуют о том, что хром играет также определенную роль в липидном обмене и что дефицит этого элемента может привести к развитию атеросклероза. Показа­но, что в плазме крови крыс, содержащихся на дефицитной по хрому диете, с возрастом повышаются концентрации глюкозы в крови, взятой натощак, и уровень холестерина, снижается толерантность к глюкозе и увеличивается количество липидов и бляшек в стенках аорты.

Трехвалентный хром всасывается с большим трудом, но его соединения могут появиться в ядре клетки при длительном воздействии на организм низ­ких концентраций шестивалентных форм этого металла, легко проникающих через клеточные мембраны и восстанавливающихся затем до трехвалентного состояния.

В промышленности хром применяется для получения высокопрочных сталей, гальванических покрытий. Причиной повышенного содержания шес­тивалентного хрома в растительных продуктах могут быть залегания хром-содержащих минералов, загрязненные хромом сточные воды и их осадки, ма­териалы пищевого оборудования и консервных банок. В частности, исполь­зование посуды из нержавеющей стали приводит к возрастанию концентра­ции хрома в пище.

Данные о токсичности хрома разноречивы, по-видимому, вследствие то­го, что имеют значение валентность хрома, тип соединения, в которое он входит и ряд других факторов. Из всех микроэлементов трехвалентный хром наименее токсичен; данных о его пероральной токсичности нет. Достоверно доказано, что наиболее токсичен шестивалентный хром, который поступает в организм из загрязненной окружающей среды. При этом есть все основания полагать, что для индукции отдаленных последствий на организм человека должны воздействовать во много раз большие дозы шестивалентного хрома, чем те, которые могут содержаться в пищевых продуктах.

Чаще всего концентрация хрома в пищевой продукции и пищевом ра­ционе очень низкая: в овощах она составляет 20.. .50 мкг/кг, мясопродуктах — 20...560 мкг/кг, в морепродуктах — 10...440мкг/ кг; в суточном рационе — 10... 100 мкг/кг. Хром, находящийся в пище, усваивается на 10 %, выделяется из организма преимущественно с мочой.

Цинк(Zn). Содержится в земной коре в количестве 65 мг/кг, морской воде – 9-21 мкг/кг, организме взрослого человека – 1,4-2,3 г/кг.

Цинк как кофактор входит в состав около 80 ферментов, участвуя тем самым в многочисленных реакциях обмена веществ. Типичными симптомами недостаточности цинка являются замедление роста у детей, половой инфантилизм у подростков, нарушения вкуса (гипогезия) и обоняния (гипосмия) и др.

Суточная потребность в цинке взрослого человека составляет 15 мг, при беременности и лактации – 20-25 мг. Цинк, содержащийся в растительных продуктах, менее доступен для организма, поскольку фитин растений и овощей связывает цинк (10% усвояемости). Цинк из продуктов животного происхождения усваивается на 40%. Содержание цинка в пищевых продуктах составляет, мг/кг: мясо – 20-40, рыбопродукты – 15-30, устрицы – 60-1000, яйца – 15-20, фрукты и овощи – 5, картофель, морковь – около 10, орехи, зерновые – 25-30, мука высшего сорта – 5-8, молоко – 2-6 мг/л. В суточном рационе взрослого человека содержание цинка составляет 13-25 мг. Цинк и его соединения малотоксичны. Содержание цинка в воде в концентрации 40 мг/л безвредно для человека.

Вместе с тем возможны случаи интоксикации при нарушении использования пестицидов, небрежного терапевтического применения препаратов цинка. Признаками интоксикации являются тошнота, рвота, боль в животе, диарея. Отмечено, что цинк в присутствии сопутствующих мышьяка, кадмия, марганца, свинца в воздухе на цинковых предприятиях вызывает у рабочих «металлургическую» лихорадку.

Известны случаи отравлений пищей или напитками, хранившимися в железной оцинкованной посуде. Такие продукты содержали 200-600 мг/кг и более цинка. В этой связи приготовление и хранение пищевых продуктов в оцинкованной посуде запрещено. ПДК цинка в питьевой воде – 5 мг/л, для водоемов рыбохозяйственного назначения – 0,01 мг/л.

Железо (Fe). Занимает четвертое место среди наиболее распространенных в земной коре элементов (5% земной коры по массе).

Этот элемент необходим для жизнедеятельности как растительного, так и животного организма. У растений дефицит железа проявляется в желтизне листьев и называется хлорозом, у человека вызывает железодефицитную анемию, поскольку двухвалентное железо – кофактор в гемсодержащих ферментах, участвует в образовании гемоглобина. Железо выполняет целый ряд других жизненно важных функций: перенос кислорода, образование эритроцитов, обеспечивает активность негемовых ферментов – альдолазы, триптофаноксигеназы и т.д.

В организме взрослого человека содержится около 4,5 г железа. Содержание железа в пищевых продуктах колеблется в пределах 0,07-4 мг/100г. Основным источником железа в питании являются печень, почки, бобовые культуры (6-20 мг/100 г). потребность взрослого человека в железе составляет около 14 мг/сут, у женщин в период беременности и лактации она возрастает.

Железо из мясных продуктов усваивается организмом на 30%, из растений – 10%. Последнее объясняется тем, что растительные продукты содержат фосфаты и фитин, которые образуют с железом труднорастворимые соли, что препятствует его усвояемости. Чай также снижает усвояемость железа в результате связывания его с дубильными веществами в труднорастворимый комплекс.

Несмотря на активное участие железа в обмене веществ, этот элемент может оказывать токсическое действие при поступлении в организм в больших количествах. Так, у детей после случайного приема 0,5 г железа или 2,5 г сульфата железа наблюдали состояние шока. Широкое промышленное применение железа, распространение его в окружающей среде повышает вероятность хронической интоксикации. Загрязнение пищевых продуктов железом может происходить через сырье, при контакте с металлическим оборудованием и тарой, что определяет соответствующие меры профилактики.